Titelbild: Das Haleakala-Silberschwert Argyroxiphium sandwicense subsp. macrocephalum auf Ost-Maui (Hawaii). Die Silberschwerter haben eine ungewöhnliche Radiation auf den Hawaii-Inseln erlebt. Nigel Crompton erläutert ab S. 80, wie dies mit bereits angelegten Programmen zusammenhängen könnte. (robnaw, Adobe Stock)

Themen

B. Scholl

Widersprüchliche Zahnevolution. Ausgestorbene Reptilien und Säugetiere widersetzen sich Stammbaumrekonstruktionen

N. Crompton

Die Radiation der Silberschwert-Gruppe. 1. Indizien für präexistente genetische Programme

P. Borger

Über den Entwurf des Lebens: Genetische Redundanz

Kurzbeiträge

H. Binder

Spinnen – Hören mit akustischer Antenne

R. Junker

Verwandlungskünstler: Die Raupen des Birkenspanners

R. Junker

Ein Update zur „kambrischen Explosion“

M. Kotulla

Waren die Tage vorzeiten kürzer? (PDF-Version)

B. Schmidtgall

Staubkörner als Lebensfabriken – Ursprung des Lebens doch außerhalb der Erde?

M. Brandt

Homo erectus mit modern menschlichem Hörvermögen

H. Ullrich

Perfekte Augen

P. Trüb

Überraschende erste Beobachtungen des James-Webb-Teleskops 120

Streiflichter

Orang-Utans scheitern an der Herstellung und Nutzung eigener Steinwerkzeuge

Fledermäuse imitieren das Summen gereizter Hornissen und Bienen

Gehör bei Schmetterlingen neunmal unabhängig entstanden

Evolution „täuschte“ Wissenschaftler über 100 Jahre lang

„Homo“ luzonensis 2.0?

Viele Saurier waren „gleichwarm“ – Die völlig unsystematische Verteilung der Endothermie

Hotspot für Mutationen macht Wiedererwerb einer Geißel möglich

Kollektives Verhalten ordovizischer Trilobiten (PDF-Version)

Schnelle Anpassung von Darwinfinken

Rezensionen

M. Kotulla

Die Natur der Geschichte. Die Entdeckung der geologischen Tiefenzeit und die Geschichtskonzeptionen zwischen Aufklärung und Moderne (David Schulz)

(PDF-Version)

Editorial

Vor einem halben Jahrhundert galten sie noch als selten: Merkmale verschiedener Arten, die als „konvergent“ gedeutet werden. Unter Konvergenz versteht man im Rahmen der Evolutionsbiologie das unabhängige Auftreten ähnlich gestalteter Merkmale oder ähnlicher Eigenschaften von Lebewesen. Ein viel zitiertes Beispiel ist die Torpedoform vieler Wasserlebewesen. Normalerweise werden Ähnlichkeiten evolutionstheoretisch aber als Hinweise auf gemeinsame Abstammung gewertet. Darauf beruht nicht nur der „Ähnlichkeitsbeweis“ der Evolution, sondern auch das Aufstellen von Stammbäumen. Konvergente Ähnlichkeiten bilden diesbezüglich also eine Ausnahme.

Die Logik hinter dieser Deutung sind die Vorstellungen über den mutmaßlichen Evolutionsprozess: Zufällige Mutationen und Auslese der Bestangepassten als Kernstück von Evolutionstheorien beinhalten keinerlei Zielorientierung bei der Evolution der Lebewesen. Und ohne Zielorientierungen ist nicht zu erwarten, dass man auf unabhängigen Wegen immer wieder am selben „Ziel“ – hier an einer ähnlichen Konstruktion – ankommt. Also schlussfolgert man normalerweise, dass ähnliche Merkmale auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen, der dieses Merkmal bereits besaß und es an seine Nachkommen vererbte. Man spricht in diesem Fällen von Homologien bzw. homologen Merkmalen.

Im Laufe der Zeit hat sich das Bild von der Seltenheit von Konvergenzen jedoch mehr und mehr verändert. Immer häufiger stellte sich heraus, dass auch relativ komplexe Merkmale wie z. B. anspruchsvolle Sinnesleistungen – etwa verschiedene Augentypen – so unsystematisch unter den Gruppen der Lebewesen verteilt sind, dass man nicht umhin kommt, eine mehrfach unabhängige Entstehung anzunehmen. Mit dem Aufkommen molekularer Stammbäume verlängerte sich die Liste der morphologischen (den Körperbau betreffenden) Konvergenzen weiter. Denn molekulare Stammbäume widersprachen nicht selten den klassischen, auf dem Körperbau beruhenden Stammbäumen – mit der Folge, dass nicht selten Konvergenzen angenommen werden mussten, wo man sich bislang sicher war, homologe Merkmale mit gemeinsamer Abstammungsgeschichte vor sich zu haben. Mittlerweile stellt sich die Frage, welche Merkmale denn eigentlich nicht konvergent im vermeintlichen Stammbaum der Lebewesen auftreten.

Diese Situation hat weitreichende Folgen für das Evolutionsparadigma. Wenn selbst sicher geglaubte Homologien sich als Konvergenzen herausstellen können, können Homologien auch nicht als sichere Belege für eine gemeinsame Abstammung gelten. Und wenn Konvergenzen häufig sind, stellt sich neu die Frage nach den Mechanismen, die zu einem verbreiteten Auftreten von Konvergenzen führen. Manche Biologen machen einfach den Bock zum Gärtner und behaupten, es sei eben der Weg der Evolution, viele Konvergenzen hervorzubringen. Doch damit wird nichts erklärt; es handelt sich um eine bloße, unbegründete Behauptung über einen evolutionstheoretisch unerwarteten systematischen Befund. Der bekannte Paläontologe Simon Conway Morris forderte zur Klärung der häufigen Konvergenzen nichts Geringeres als einen „Einstein“ in der Biologie.

Aus der Schöpfungsperspektive sind Konvergenzen dagegen unproblematisch. Das hängt damit zusammen, dass ein Schöpfer frei und fähig ist, Lebewesen mit unterschiedlichsten Merkmalskombinationen zu erschaffen. Evolution dagegen ist an einen natürlichen Prozess gebunden. Dieser lässt Konvergenzen mindestens von komplexeren Merkmalen statistisch eben nicht erwarten.

Ein faszinierendes Beispiel von Konvergenzen behandelt Benjamin Scholl in dieser Ausgabe. Es geht um Zahnmerkmale von fossilen Säugetieren und Reptilien, insbesondere um Stoßzähne, wie sie besonders bei den ausgestorbenen Mammuts bekannt sind. Vor dem Hintergrund des Gesagten wird es nicht überraschen, dass auch hier mehrfache Konvergenz angenommen werden muss, und das nicht nur bei Stoßzähnen, sondern auch bei vielen anderen Zahnmerkmalen innerhalb der Säugetiere. Einmal mehr: Konvergenz ist nicht die Ausnahme. Vielleicht lesen Sie den Beitrag vor dem Hintergrund der geschilderten Entwicklungen mit anderen Augen.

Unter der Annahme von Planung ist ein weiteres hochinteressantes Phänomen in der Biologie gut zu verstehen: Redundanz ermöglicht das Ausgleichen eventuell auftretender Fehler, so dass gleichsam bei eventuell auftretenden Schäden vorgesorgt ist. Dies ist ein Aspekt von Zukunftsorientierung, die auch hier in evolutionären Prozessen nicht vorausgesetzt werden kann. In den letzten Jahren wurden überraschende Hinweise auf genetische Redundanz entdeckt, über die Peter Borger berichtet. Es hat sich dabei herausgestellt, dass einzelne Gene nicht unabhängig und linear arbeiten, sondern in komplexen, kooperierenden Netzwerken, was ein klares Indiz für Planung ist.

Indizien für Planung kann man auch in programmierter Variabilität innerhalb von Grundtypen erkennen. Ein beeindruckendes Beispiel präsentiert Nigel Crompton: die ungewöhnlichen Silberschwert-Pflanzen auf Hawaii, die auf dieser Inselgruppe eine beachtliche Formenvielfalt ausgebildet haben.

Eine Lektüre mit vielen spannenden Entdeckungen wünscht Ihnen

Ihre Redaktion STUDIUM INTEGRALE JOURNAL